Monitoraggio multimodale dell'autoregolazione cerebrale dopo lesioni cerebrali pediatriche

A. Contesto e scopo

La lesione neurologica acuta (ANI) è una causa importante e comune di mortalità e morbilità in pediatria come la lesione cerebrale traumatica (TBI), l'ictus e l'encefalopatia ipossico-ischemica (HIE). Sono stati compiuti progressi nella gestione della terapia intensiva dei bambini con ANI migliorando i tassi di mortalità, ma i sopravvissuti sono spesso lasciati con disabilità neurologiche e neuropsicologiche a lungo termine. Si stima che fino al 50-60% dei bambini che subiscono un trauma cranico grave soffriranno di sequele neurologiche a lungo termine come difetti cognitivi, comportamentali, psichiatrici e psicologici nonostante le moderne cure avanzate. I sopravvissuti all'ANI possono anche subire una riduzione della qualità della vita e della capacità di partecipare alle attività quotidiane e la loro assistenza a lungo termine può comportare un notevole onere socioeconomico. Il cervello è un organo altamente metabolico che rappresenta il 2% del peso corporeo totale ma consuma il 20% dell'ossigeno. La dipendenza del cervello da un alto tasso di metabolismo cellulare aerobico richiede un apporto continuo di ossigeno e glucosio. Tuttavia, questo grande fabbisogno energetico significa anche che le cellule cerebrali sono particolarmente vulnerabili alle lesioni quando i nutrienti vengono privati ​​anche per periodi molto brevi. La consegna di nutrienti energetici cerebrali è un processo altamente controllato mantenuto attraverso un sistema cerebrovascolare intricatamente bilanciato, che regola il flusso sanguigno cerebrale (CBF) a una velocità costante per soddisfare la domanda dei tessuti. Nel modello più semplice il CBF è proporzionale al differenziale di pressione attraverso il sistema cerebrovascolare ed è inversamente proporzionale alla resistenza vascolare cerebrale (CVR). La pressione differenziale di guida o pressione di perfusione cerebrale (CPP) rappresenta la differenza di pressione vascolare attraverso il tessuto cerebrale, espressa come pressione arteriosa media (MAP) meno la pressione intracranica (ICP).

Negli stati fisiologici normali il CBF è largamente indipendente dal CPP su un'ampia gamma di pressioni alterando la CVR, un processo noto come autoregolazione cerebrale (CA). L'autoregolazione cerebrale è controllata dalla complessa interazione di meccanismi neurogeni, metabolici e miogenici. Durante la CA le arteriole nel cervello si dilatano (diminuzione della resistenza) o si restringono (aumentando la resistenza) mantenendo un CBF adeguato per soddisfare le richieste metaboliche dei tessuti (Figura 1). Dopo ANI i meccanismi endogeni di autoregolazione possono essere compromessi predisponendo il tessuto vulnerabile all'ischemia o all'edema vasogenico. Nello stato normale CA mantiene un CBF costante su un'ampia gamma di pressioni di perfusione, ma con la perdita di CA CBF diventa lineare con la pressione di perfusione in modo tale che qualsiasi riduzione di CPP o MAP causerà una corrispondente caduta del flusso sanguigno. Dopo trauma cranico grave, arresto cardiaco o emorragia intracranica spontanea, i bambini possono soffrire di una combinazione di alterazioni fisiopatologiche cerebrali e sistemiche come ipotensione, shock, edema cerebrale, aumento della pressione intracranica, anemia acuta da perdita di sangue e insufficienza respiratoria. Pertanto, il sistema biologico dell'AC è un meccanismo clinicamente importante che funziona per proteggere dall'ipoperfusione o iperperfusione cerebrale durante i cambiamenti fisiopatologici che si verificano comunemente nella malattia neurocritica in cui i pazienti possono avere rapidi cambiamenti nella pressione sanguigna, nella pressione intracranica o nell'erogazione sistemica di ossigeno.

Nella pratica clinica il flusso ematico cerebrale non viene misurato direttamente al letto del paziente, pertanto nella pratica clinica viene utilizzato il CPP (se si misura l'ICP) o la MAP per raggiungere un obiettivo basato sull'età. Tuttavia, ci sono diverse limitazioni con questo approccio, 1) la soglia ottimale di MAP/CPP è sconosciuta nei bambini di tutte le fasce d'età, 2) è molto probabile che il valore ottimale di MAP/CPP non solo si rifletta sul target basato sull'età, ma sia altamente dipendente dal singolo paziente e dai fattori del tipo di lesione e 3) a causa di questa incertezza esiste un'ampia variabilità clinica è il valore che gli operatori sanitari scelgono di indirizzare MAP / CPP dopo ANI. Inoltre, poiché l'autoregolazione è uno spettro continuo dipendente dalla risposta adattativa della CVR per regolare il flusso, i disturbi possono cambiare nel tempo e possono anche differire nello stesso paziente con vari gradi di squilibrio fisiologico. Poiché il CBF non viene misurato nella pratica clinica, si presume ma non si conosce l'effettiva capacità del paziente di mantenere un CBF adeguato a un dato MAP/CPP. Affidarsi solo alla pressione di perfusione non riesce a tenere conto delle alterazioni della CA che si verificano dopo una lesione cerebrale, ostacolando la capacità del medico di determinare se il CBF è adeguato a soddisfare le esigenze metaboliche a una data MAP/CPP

Ci sono studi emergenti a sostegno della teoria secondo cui la compromissione della CA è un fattore importante nell'ANI. Negli adulti le menomazioni nella CA sono associate a un esito peggiore ed è stato dimostrato che si verificano dopo un ampio spettro di lesioni neurologiche, tra cui TBI, HIE, emorragia subaracnoidea e ictus.

Rapporti simili di esiti scarsi dopo trauma cranico pediatrico e HIE neonatale e pediatrico con sono stati riscontrati compromessi in pazienti con CA compromessa. Tuttavia, esistono ancora significative lacune nelle conoscenze nella nostra attuale comprensione di come misurare la CA, quali pazienti sono a rischio di CA compromessa, se le alterazioni della CA sono associate a peggiori esiti funzionali a lungo termine e, soprattutto, come possono gli investigatori utilizzare i dati del paziente Stato CA per ottimizzare la nostra gestione in terapia intensiva per migliorare i risultati. Le attuali opzioni di gestione per i bambini dopo trauma cranico grave ed emorragia intracranica possono includere l'uso di un monitor ICP invasivo e di una linea arteriosa per misurare continuamente la pressione arteriosa (ABP) e la CPP, ma questi dispositivi da soli non forniscono informazioni sullo stato del sistema cerebrovascolare . Il nostro studio mira a utilizzare due nuovi metodi non invasivi di valutazione dell'autoregolazione dinamica per descrivere l'incidenza e il profilo temporale dei disturbi CA durante la fase acuta dopo ANI nei bambini che incorporano i dati clinici forniti dagli attuali dispositivi di monitoraggio esistenti del paziente. Gli investigatori mirano anche a esaminare l'associazione tra CA compromessa e risultato neurologico funzionale a breve e lungo termine. Questa proposta di ricerca tenta di affrontare alcune delle nostre lacune nella determinazione dei disturbi CA e degli obiettivi MAP/CPP ottimali per i bambini dopo ANI. I ricercatori sperano che questo studio aumenti la nostra comprensione delle menomazioni della CA che si verificano dopo l'ANI e che i dati ottenuti da questo studio conducano a strumenti clinicamente utili che incorporino la valutazione della CA al letto del paziente per migliorare l'assistenza ai pazienti pediatrici in terapia neurocritica.

Metodi di valutazione dell'autoregolazione cerebrale dinamica Vari metodi sono stati precedentemente studiati per valutare l'AC e attualmente non esiste un metodo universalmente accettato per valutare l'integrità del sistema neurovascolare di autoregolazione cerebrale. Le misurazioni di CA sono state descritte in termini di un processo statico o dinamico. La CA statica si riferisce alla variazione netta del CBF in seguito alla manipolazione dell'ABP in condizioni di stato stazionario tipicamente con farmaci che aumentano o diminuiscono la pressione sanguigna. In questo metodo, se il CBF è rimasto costante con le variazioni dell'ABP, l'autoregolazione è considerata intatta. La CA dinamica descrive i meccanismi veloci che consentono il ripristino del flusso sanguigno dopo rapidi cambiamenti nella PAA, che si verificano tipicamente per periodi di tempo più lunghi. I metodi tradizionali per lo studio dell'AC utilizzano tecniche come la somministrazione di vasopressori, la manovra di squat, la compressione carotidea e lo sgonfiaggio dei polsini della coscia per indurre ampie fluttuazioni della pressione sanguigna per misurare la risposta del CBF. Tuttavia, queste manovre si basano sulla collaborazione del paziente e potrebbero non essere adatte nei casi di malattia neurocritica. Nell'ultimo decennio, sono stati compiuti progressi nello sviluppo di nuovi metodi per valutare la risposta di autoregolazione cerebrale dinamica (dCA) quantificando la correlazione incrociata tra le oscillazioni spontanee in MAP e CPP e le corrispondenti oscillazioni in CBF o ossigenazione rispetto ai cambiamenti indotti sperimentalmente. Mentre le oscillazioni spontanee in ABP e CBFv sono note da molti anni, la funzione di queste oscillazioni rimane sconosciuta. Si ritiene che abbiano origine come risposte autonomiche generate nel tronco encefalico e nei barocettori periferici. La risposta delle arteriole cerebrali ai cambiamenti dell'ABP potrebbe non essere abbastanza rapida da contrastare i cambiamenti ad alta frequenza, quindi le fluttuazioni a queste frequenze vengono trasmesse senza modifiche alla circolazione cerebrale. Al contrario, oscillazioni di frequenza più lente (da 0,02 Hz a 0,2 Hz possono essere contrastate dalle arteriole cerebrali per mantenere un flusso costante. È in questi periodi di bassa frequenza o onde lente che si ritiene che l'AC funzioni come sistema per i cambiamenti dell'ABP. L'analisi della funzione di trasferimento e l'analisi della coerenza wavelet sono modelli matematici che consentono l'analisi simultanea di input e output CA su un'ampia gamma di frequenze oscillatorie CA fisiologicamente rilevanti. Le misurazioni vengono interpretate in base al concetto che dCA funzionerà per ridurre al minimo l'effetto delle oscillazioni spontanee in MAP su CBFv. Senza una risposta CA funzionale ogni oscillazione spontanea in MAP sarebbe associata a un'oscillazione simile in CBFv in termini di grandezza, durata e frequenza. Gli investigatori combineranno due tecniche non invasive per studiare la relazione temporale dCA dopo ANI utilizzando fluttuazioni spontanee della MAP o CPP del paziente come input e CBFv o ossigenazione regionale del cervello come output. È importante sottolineare che i due metodi che i ricercatori studieranno utilizzano fluttuazioni spontanee delle forme d'onda fisiologiche di un paziente. Ciò elimina la necessità di una manipolazione sperimentale della pressione arteriosa, che può introdurre qualche rischio per il paziente. Nel primo metodo verrà eseguito un esame ecografico doppler transcranico (TCD) di 30 minuti per analizzare l'analisi della funzione di trasferimento (TFA) delle oscillazioni spontanee di MAP/CPP e CBFv nei giorni 1-10 dopo la lesione. Nel secondo metodo, i ricercatori esamineranno i cambiamenti dCA che si verificano continuamente nei primi 7-10 giorni di lesione utilizzando un modello non stazionario di analisi della coerenza wavelet tra MAP / CPP e saturazione di ossigeno del tessuto cerebrale. In entrambi i modelli gli investigatori utilizzeranno i valori MAP/CPP misurati da una linea arteriosa a permanenza posta come parte delle cure mediche standard.

Analisi della funzione di trasferimento (TFA) L'analisi della funzione di trasferimento è un modello matematico per descrivere le fluttuazioni spontanee della MAP e della velocità del flusso sanguigno cerebrale (CBFv) che può analizzare le componenti sia statiche che dinamiche dell'AC. Nel dominio del tempo si ottengono i valori medi di ABP e CBFv per ciascun ciclo cardiaco e l'algoritmo di analisi spettrale Fast Fourier Transform viene utilizzato per ottenere stime spettrali nel dominio della frequenza utilizzato per calcolare la coerenza, il guadagno e la fase per descrivere l'efficienza e la latenza di la risposta in frequenza CA attraverso molto bassa (VLF: 0,02-0,07 Hz), bassa (LF: 0,07-0,20 Hz) e alta (HF: 0,20-0,50 Hz) gamme di frequenza. L'analisi si basa sul presupposto che l'autoregolazione funzioni in un sistema lineare "stazionario" con MAP considerata l'input e CBFv come output. L'analisi verrà eseguita durante un periodo di stabilità del paziente in cui non verranno effettuati interventi acuti. Le impostazioni di acquisizione dei dati e la successiva analisi per TFA saranno conformi al white paper della rete internazionale di ricerca sull'autoregolazione cerebrale. Un gruppo di controllo di pazienti sarà arruolato come parte di questo studio con linee arteriose ma senza danno neurologico e verrà eseguito CBFv e TFA per fungere da gruppo di confronto.

Analisi di coerenza Wavelet (WCA) La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo di elettrodi a emissione di luce non invasivo per misurare l'ossigenazione dei tessuti regionali. Sonde sensibili all'assorbimento della luce da parte dell'emoglobina ossigenata (HbO2) e dell'emoglobina deossigenata (Hb) possono essere posizionate direttamente sulla pelle della fronte per misurare la saturazione di ossigeno del tessuto cerebrale (SctO2) o la concentrazione differenziale di emoglobina (HbD = HbO2 - Hb). La SctO2 è stata utilizzata come metodo non invasivo per misurare i cambiamenti nella perfusione cerebrale regionale o nel flusso sanguigno per valutare la CA. Le oscillazioni spontanee del CBF possono quindi essere stimate dai cambiamenti dei valori di SctO2 nel tempo e analizzate rispetto ai cambiamenti della MAP. Precedenti studi hanno utilizzato un coefficiente di correlazione lineare per analizzare la relazione tra SctO2 e MAP in studi su adulti e pediatrici per valutare dCA dopo cardiochirurgia, emorragia subaracnoidea e trauma cranico. Questi metodi analitici noti si basano sul presupposto di ottenere misurazioni in un sistema stazionario, in altre parole l'emodinamica neurovascolare e sistemica non cambia nel tempo. In realtà gli investigatori sanno che la pressione sanguigna e i fattori cerebrali come l'ICP e la pressione sanguigna non sono stazionari e cambiano frequentemente, in particolare nelle prime ore e nei giorni successivi alla malattia critica. L'analisi della coerenza Wavelet presuppone un sistema non stazionario e potrebbe essere in grado di caratterizzare meglio i disturbi dCA in un sistema in movimento continuo durante i cambiamenti fisiologici in tempo reale che si verificano agli estremi dello stress del sistema non verificabili con metodi precedenti. L'analisi di coerenza Wavelet può anche essere utilizzata per quantificare la relazione dinamica tra MAP e SctO2 su intervalli di tempo molto più lunghi rispetto all'analisi basata su TCD. Simile a TFA, la coerenza wavelet utilizza fase, guadagno e coerenza per determinare una relazione tra i valori delle due forme d'onda MAP/CPP e SctO2. L'utilizzo di SctO2 basato su NIRS per misurare i cambiamenti nel CBF presenta i vantaggi di essere un sensore stabile non soggetto a disturbi del movimento, un monitor di routine non invasivo nell'unità di terapia intensiva e un metodo che non richiede una formazione specializzata ed è adatto a lungo termine monitoraggio continuo. Un gruppo di controllo di pazienti sarà arruolato come parte di questo studio senza danno neurologico ma con linee arteriose e monitoraggio NIRS per fungere da gruppo di confronto facendo eseguire l'analisi di coerenza wavelet di MAP e SctO2 per 72 ore.

B. Finalità dello studio

Obiettivo 1: utilizzare l'analisi della funzione di trasferimento per analizzare il guadagno di autoregolazione cerebrale e i valori di fase in valori molto bassi (VLF: 0,02-0,07 Hz), bassa (LF: 0,07-0,20 Hz) e alta (HF: 0,20-0,50 Hz) intervalli di frequenza di MAP/CPP e CBFv dopo lesione cerebrale acuta nei giorni post-lesione 1-10.

Obiettivo 2: Utilizzare l'analisi di coerenza wavelet per analizzare i valori di coerenza della MAP/CPP misurata in modo continuo e della saturazione dell'ossigenazione cerebrale regionale attraverso i domini di tempo e periodo durante i giorni post-infortunio 1-10 giorni nei pazienti con lesioni cerebrali.

Obiettivo 3: Valutare l'esito funzionale tra i pazienti che dimostrano un'autoregolazione cerebrale disturbata utilizzando la dimissione dall'ospedale, misurazioni neurologiche post-infortunio a 3 e 6 mesi.

C. Progettazione dello studio

C.1 Sommario conciso del progetto In questo studio, i ricercatori utilizzeranno due metodi non invasivi per studiare i cambiamenti temporali nella CA dinamica eseguendo un'analisi di correlazione incrociata delle fluttuazioni spontanee in MAP/CPP con velocità del flusso sanguigno cerebrale e domini di ossigenazione regionale cerebrale per esaminare i disturbi CA dopo danno neurologico acuto pediatrico acuto. Nel primo metodo, gli investigatori utilizzeranno l'analisi della funzione di trasferimento delle forme d'onda CBFv basate su MAP / CPP e TCD per misurare il guadagno e la fase dei componenti CA nei giorni 1, 2, 3, 5, 7 e 10 dopo l'infortunio. Questo modello presuppone un sistema stazionario poiché viene eseguito per 30 minuti durante un periodo di stabilità del paziente. Nel secondo metodo, gli investigatori utilizzeranno l'analisi della coerenza wavelet della saturazione di ossigeno tissutale basata su MAP / CPP e NIRS (StO2) e per misurare i cambiamenti CA continui e dinamici che si verificano su un'ampia gamma di variabili fisiologiche del paziente durante i primi 7-10 giorni dopo l'infortunio. Questo modello consente la misurazione dell'AC assumendo un sistema non stazionario che rifletta più accuratamente gli effettivi disturbi fisiopatologici e biologici che si verificano nei pazienti durante i primi giorni dopo la lesione neurocritica. Per il confronto con i normali valori CA, gli investigatori utilizzeranno un gruppo di controllo di pazienti senza lesioni neurologiche che sono già intubate e sedate secondo lo standard di cura. Lo studio e il gruppo di controllo avranno linee arteriose posizionate come parte della loro cura standard per misurare la MAP per l'analisi dello studio. Le analisi primarie saranno condotte utilizzando due modelli matematici di oscillazioni spontanee nelle forme d'onda fisiologiche utilizzando MAP/CPP continuo come input CA e CBFv (TFA) o ossigenazione regionale cerebrale (coerenza wavelet) come output CA. Gli investigatori misureranno anche l'impatto che la CA ha sugli esiti funzionali misurando le scale funzionali e di disabilità neurologiche pediatriche alla dimissione ospedaliera, 3, 6 e 12 mesi. L'avanzamento della nostra conoscenza dei cambiamenti temporali che si verificano nella CA durante le fasi critiche iniziali della lesione cerebrale porterà a una migliore comprensione di come il cervello regola il flusso dopo la lesione prevenendo l'ischemia secondaria e aiuterà a sviluppare obiettivi fisiologici specifici del paziente per MAP o CPP per ottimizzare il CBF tenendo conto dell'eterogeneità e delle differenze individuali nei pazienti migliorando gli esiti neurologici.

C.2 Descrizione dell'infrastruttura Tutti i pazienti dello studio saranno arruolati presso il Children's Medical Center di Dallas. La raccolta dei dati avverrà tramite entrambi i moduli cartacei di segnalazione dei casi, la revisione della cartella clinica elettronica e il download diretto dei dati del soggetto dal monitor Phillips Intellivue al posto letto. Il Dr. Miles (PI) è Professore Associato di Pediatria presso il Centro Medico UTSW e dal 2005 è assistente presso l'Unità di Terapia Intensiva Pediatrica (PICU). Il dottor Miles fornirà la supervisione diretta per lo studio di ricerca e ha esperienza sia nelle tecniche TCD che nella conduzione di studi clinici nella PICU. Il Dr. Miles dispone attualmente delle seguenti apparecchiature di ricerca ottenute per questo studio, 1) postazione di lavoro portatile specializzata con personal computer, display e dispositivo doppler transcranico DWL per la misurazione delle velocità CBF e download simultaneo di MAP e CBFv con il software Medicollector, 2) PC aggiuntivo e postazione di lavoro più piccola per i dati NIRS continui per l'acquisizione continua dei dati del monitor Phillips con il software Medicollector e 3) due set di cuffie pediatriche appositamente progettati con sonde TCD portatili per la misurazione della forma d'onda TCD continua di 30 minuti. L'analisi di coerenza Wavelet di CA sarà condotta in collaborazione con il Dr. Fenghua Tian Ph.D, membro della facoltà del Dipartimento di Bioingegneria presso l'Università del Texas ad Arlington. L'esperienza di ricerca del Dr. Tian include l'uso di NIRS e metodi non invasivi per misurare l'AC e diverse pubblicazioni che utilizzano la coerenza wavelet per indagare sull'AC nei neonati dopo HIE e nei bambini che ricevono supporto extracorporeo. Il Dr. Tian fornirà anche supporto analitico statistico. L'analisi della funzione di trasferimento dell'AC sarà effettuata in collaborazione con la Dott.ssa Sushmita Purkayastha, Assistant Professor presso il Dipartimento di Fisiologia Applicata e Gestione della Salute presso la Southern Methodist University. Il laboratorio del Dr. Purkayastha esamina il legame tra i sintomi clinici di lieve lesione cerebrale traumatica e la regolazione del flusso sanguigno cerebrale. Attualmente sta utilizzando metodi simili di TFA per studiare i cambiamenti nella CA dopo una commozione cerebrale negli atleti del college e ha pubblicato risultati in pazienti con ictus e anomalie della sostanza bianca. Laurence Ryan Ph.D. fornirà supporto di ingegneria informatica e analisi statistiche creando un codice software MatLab (Mathowrks, Natick, MA) personalizzato per l'elaborazione del segnale dei dati CBFv e MAP della forma d'onda in grafici di frequenza TFA.

C.3 Misure dello studio Le misure dello studio per l'obiettivo 1 saranno le stime medie del guadagno della funzione di trasferimento (cm/s/mmHg), della fase (radianti) e della coerenza per valori molto bassi (VLF: 0,02-0,07 Hz), bassa (LF: 0,07-0,20 Hz) e alta (HF: 0,20-0,50 Hz) intervalli di frequenza calcolati dalle oscillazioni spontanee di MAP e CBFv. Le misure di studio per le misure di studio dell'obiettivo 2 includono il calcolo della coerenza cross-wavelet al quadrato (R2) compresa tra 0 e 1 che rappresenta il significato delle correlazioni nelle oscillazioni spontanee nei valori MAP e SctO2 durante i primi 7-10 giorni di lesione. In questo modello un valore R2 pari a 1 rappresenta una correlazione di autoregolazione compromessa in cui i cambiamenti nella MAP sono significativamente correlati ai cambiamenti nell'ossigenazione cerebrale. Un valore non significativo indicherebbe che le fluttuazioni spontanee di SctO2 sono in gran parte non collegate ai cambiamenti della MAP. Un valore di soglia di coerenza wavelet incrociata al quadrato > 0,7 verrà utilizzato per la significatività e verrà tracciato attraverso il tempo di monitoraggio del paziente (asse X) e la frequenza o il periodo (asse Y). In questo modello vengono misurate oscillazioni di frequenza molto più basse rispetto a TFA per analisi che vanno da 30 minuti a 256 minuti. Per ogni paziente sarà misurata la percentuale del tempo totale di monitoraggio con significativa MAP cross-wavelet e coerenza SctO2.

C.4 Cronologia dello studio Le attività di studio proseguiranno per un periodo di 3 anni o al raggiungimento di un obiettivo di arruolamento di 35 soggetti. Sulla base dei numeri storici di ricoveri annuali per gravi meccanismi di TBI, ictus e HIE nella PICU, i ricercatori prevederebbero di raggiungere l'obiettivo dello studio entro il periodo di tempo dello studio con un tasso di rifiuto del consenso / mancata ammissibilità del 20-40%. Data la natura non invasiva e osservativa dello studio, i ricercatori sperano che il tasso di consenso sia elevato per questo studio. Anche l'inclusione di bambini con vari tipi di danno neurologico acuto dovrebbe contribuire a raggiungere l'arruolamento target entro il periodo di tempo dello studio. Il follow-up neurologico continuerà per 12 mesi dopo la dimissione dall'ospedale dell'ultimo paziente arruolato.

D. Procedure di studio

D1. Ecografia Doppler transcranica Il personale del team di studio eseguirà l'ecografia Doppler transcranica (TCD) nei giorni post-infortunio 1, 2, 3, 5, 7 e 10 per insonizzare l'arteria cerebrale media destra e sinistra, velocità di flusso media, di picco e diastolica (cm/sec ) tramite la finestra dell'osso temporale. Il TCD utilizza le onde ultrasoniche per misurare la velocità del movimento del sangue nei vasi sanguigni intracranici. Poiché la velocità del flusso sanguigno e l'acquisizione del segnale del vaso sono molto sensibili al movimento della sonda, per scopi di monitoraggio continuo verrà utilizzato un copricapo pediatrico con dispositivo a sonda fissa (LAM-Rack o Elastic Headband, DWL, Germania). Questo copricapo utilizza un telaio metallico fisso o cinghie in silicone morbido per fissare le sonde TCD alla superficie del cranio dopo aver ottenuto il segnale del vaso. Il copricapo ha attacchi in morbida schiuma e non dovrebbe causare disagio. Verrà misurata la circonferenza della testa e, utilizzando i 10 mm standard a sinistra e a destra della linea mediana, la biforcazione dell'arteria cerebrale media/arteria cerebrale anteriore (MCA/ACA) verrà identificata per prima da una sonda manuale in cui la posizione ottimale dell'insonazione verrà prima contrassegnata nel punto ottimale posizione con un pennarello pennarello sulla pelle. Ciò consentirà un posizionamento più rapido e coerente con la testina fissa per le misurazioni successive. Gli investigatori utilizzeranno l'MCA medio o il segnale più ottimale per ciascun paziente, ma verrà utilizzata la stessa profondità del vaso MCA per misurazioni ripetute. Questa procedura richiede 20-30 minuti di misurazioni continue del TCD e della forma d'onda MAP coesistente da una linea arteriosa invasiva a permanenza collegata al monitor per la cura del paziente Phillips Intellivue. Le letture verranno raccolte durante un periodo di stabilità del paziente in cui non vengono effettuati interventi medici acuti o modifiche del ventilatore. Le letture della pressione sanguigna arteriosa saranno misurate da un trasduttore di pressione arteriosa invasivo già posizionato per il monitoraggio clinico della pressione sanguigna. Le misurazioni del TCD saranno eseguite su una macchina TCD dedicata (Doppler-BoxTM, Compumedics DWL, Germania) installata con software di imaging QL e capacità di uscita del segnale TCD analogico. Una postazione di lavoro in stile carrello per computer portatile appositamente progettata composta da Doppler-Box, PC portatile e computer desktop e monitor da 22 pollici è dedicata all'uso negli studi di ricerca e può essere facilmente spostata in qualsiasi stanza dell'unità di terapia intensiva per il monitoraggio al posto letto. Sebbene non siano stati segnalati eventi avversi in oltre 20 anni di esperienza nell'uso del TCD nell'applicazione della neurosonografia, i pazienti dello studio potrebbero sperimentare una certa stimolazione con il posizionamento del copricapo e della sonda. Gli investigatori cercheranno di minimizzarlo il più possibile, se le condizioni fisiologiche del paziente non tollerano anche lievi movimenti con il posizionamento del copricapo gli investigatori interromperanno la procedura.

D2. Spettroscopia nel vicino infrarosso Ossimetria regionale cerebrale I dati per la coerenza wavelet saranno raccolti continuamente per i primi 7-10 giorni di ricovero utilizzando i dispositivi di monitoraggio NIRS/MAP combinati. L'analisi continua dei cambiamenti di SctO2 con la fluttuazione di MAP/CPP utilizzando la coerenza wavelet nei primi 7-10 giorni è importante in quanto ciò rivelerà i cambiamenti dinamici di CA che si verificano durante i disturbi fisiopatologici effettivi ai margini dei valori target nella malattia neurocritica come durante periodi di MAP/CPP bassa o ICP elevata Pressione intracranica (ICP). I valori di ossimetria cerebrale saranno raccolti a 1 Hz da un monitor NIRS (Medtronic, INVOS 5100C Cerebral Oximetry, Minneapolis, MN). Il sensore monouso autoadesivo NIRS verrà posizionato su un sito pulito e asciutto sulla fronte destra/sinistra o bilaterale sopra il sopracciglio e sotto l'attaccatura dei capelli e lontano da qualsiasi tessuto danneggiato, seno sagittale o emorragie extra assiali frontali sottostanti il ​​sensore . La pelle intorno al sensore sarà ispezionata due volte al giorno e i sensori saranno tenuti al riparo da luce intensa e umidità. I sensori verranno rimossi se il paziente sta effettuando una risonanza magnetica ma non se sta effettuando una TC cerebrale. Se un paziente avrà NIRS come parte del suo standard di assistenza medica, gli investigatori acconsentiranno alla raccolta dei valori SctO2 che vengono utilizzati dal team clinico per un massimo di 10 giorni o fino a quando il monitor è in atto. Nei pazienti in cui il monitoraggio NIRS non è un dispositivo standard di cura, il sensore e il monitor NIRS saranno forniti dal team dello studio e il valore SctO2 sarà coperto sul display durante le procedure dello studio. L'équipe medica sarà all'oscuro di qualsiasi valore di TCD e/o SctO2 se viene raccolto per i soli scopi di ricerca. Lo schermo è protetto da password e i dati in streaming non saranno disponibili per la visualizzazione da parte del personale o della famiglia senza una password per sbloccare il display del salvaschermo.

D3. Valutazione dell'esito neurologico L'esito neurologico sarà valutato alla dimissione dall'ospedale, 3, 6 e 12 mesi dopo l'infortunio. La Glasgow Outcome Scale Extended-Pediatrics (GOSEP) a 8 punti verrà utilizzata per le categorie di risultati funzionali neurologici. Un punteggio GOSEP di 1 = normale, 2 = disabilità lieve, 3 = disabilità moderata superiore o 4 = disabilità moderata inferiore è classificato come esito favorevole. Un punteggio GOSEP di 5 = disabilità grave superiore, 6 = disabilità grave inferiore, 7 = stato vegetativo o 8 = morte è stato classificato è un risultato sfavorevole. Il GOSEP sarà condotto da un membro dello studio attraverso un colloquio telefonico di 10 minuti con un genitore/tutore legale. L'esito neuropsicologico sarà misurato anche utilizzando il Pediatric Evaluation of Disability Inventory Computer Adaptive Test (PEDI-CAT), uno strumento convalidato per misurare i domini delle attività quotidiane, la mobilità, la funzione sociale/cognitiva e la responsabilità dalla nascita fino ai 18 anni. Il PEDI-CAT è un programma basato su computer che verrà condotto per telefono con l'intervistatore che legge le domande e inserisce risposte non identificate nel programma basato sul web per l'analisi e il rapporto.